增阻体及掘进机的制作方法

本发明涉及掘进机械领域，具体而言，涉及一种增阻体及掘进机。

背景技术：

自行走式掘进施工技术及相应的掘进设备的出现，克服了现有的盾构法和顶管法的不足，为在日益狭窄的城市地下空间的隧道施工提供了一种新方法。然而，现有的自行走掘进机存在不适用于砂土、卵石、硬岩等地层的施工，使用范围受限的问题。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种增阻体，以解决现有的掘进器不适用于砂土、卵石、硬岩等地层的施工，使用范围受限的问题。

本发明的另一目的在于提供一种具备上述增阻体的掘进机。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供一种增阻体，其包括环形的支持架和多个沿支持架周向分布的增阻机构。增阻机构包括固连于支持架的第一驱动器和滑动配合于支持架的摩擦件。第一驱动器传动连接摩擦件，并被配置成用于驱动摩擦件伸出至支持架的外环面的外侧或缩回至外环面的内侧。增阻机构还包括固连于摩擦件的第二驱动器和传动连接于第二驱动器的剪切件，并且剪切件被配置成能够在第二驱动器的驱动下伸出至摩擦件的外表面的外侧或缩回摩擦件的外表面的内侧。

在本发明的一个实施例中：

支持架包括筒形的内壁、两个分别连接于内壁轴向两端的环形的端壁。内壁和两个端壁共同围成沿径向向外开口的环形空间。支持架还包括多个沿周向设置于环形空间内侧的分隔件，分隔件被配置成连接于两个端壁之间，并将环形空间分隔成多个子空间。各个摩擦件对应地可滑动配合于各个子空间中，并被配置成能够在第一驱动器的驱动下伸出或缩回子空间。

在本发明的一个实施例中：

分隔件的外表面包括外弧面、第一侧面、第二侧面。外弧面与内壁的周面平行间隔。第一侧面和第二侧面的径向外边连接于外弧面的周向两端，并且一个分隔件的第一侧面与相邻的分隔件的第二侧面相互平行，限定子空间为柱形。

在本发明的一个实施例中：

分隔件包括外封板、第一隔板、第二隔板、内封板及支撑板。外封板为与内壁的周面平行间隔的弧形面板，第一隔板和第二隔板的径向外端分别连接于外封板的周向两端，并且一个分隔件的第一隔板与相邻的分隔件的第二隔板相互平行。内封板的周向两端分别连接于第一隔板的径向内端和第二隔板的径向内端。支撑板连接于内封板和内壁之间。

在本发明的一个实施例中：

摩擦件包括外摩擦板和侧围板。外摩擦板为与外环面同轴的弧形面板，且其外表面为粗糙的摩擦面。外摩擦板被配置成能够在第一驱动器的驱动下伸出至外环面的外侧或缩回至位于外环面上。侧围板的径向外边连接于外摩擦板的侧边。侧围板被配置成平行于第一驱动器的伸缩方向并相接触地与子空间的内表面可滑动配合。

在本发明的一个实施例中：

外摩擦板和侧围板围成沿径向向内开口的容纳空间。外摩擦板上设有开孔。第二驱动器固连于摩擦件并位于容纳空间之内，并被配置成能够驱动剪切件从开孔伸出至外摩擦板的外表面的外侧或缩回外摩擦板的外表面的内侧。

在本发明的一个实施例中：

第一驱动器的径向内端铰接连接于支持架，第一驱动器的伸缩端固连摩擦件。

在本发明的一个实施例中：

各个增阻机构分别具有两个被配置成共同驱动摩擦件运动的第一驱动器。各个增阻机构分别具有两个第二驱动器和分别传动连接于两个第二驱动器的剪切件。两个第一驱动器的伸缩轴线平行间隔设置且均位于子空间的轴向中面，并关于子空间的轴向中面的二分半径相互对称。第二驱动器的伸缩轴线沿径向设置并关于子空间的轴向中面的二分半径相互对称，并位于两个第一驱动器的伸缩轴线之间。

本发明实施例还提供一种掘进机，其包括刀盘、多个沿轴向间隔设置的增阻组件。相邻的增阻组件由轴向推进系统传动连接。刀盘连接于轴向外端的增阻组件的外端。增阻组件包括一个前述的增阻体或多个沿轴向连接的前述的增阻体。

在本发明的一个实施例中：

增阻组件共有两个。两个增阻组件之间通过一个轴向推进系统传动连接，其中一个增阻组件的外端通过一个轴向推进系统传动连接刀盘。各个增阻组件分别包括两个沿轴向连接的增阻体。

综上所述，本实施例中的增阻体能够分别驱动剪切件和摩擦件的伸出和缩回，可在不同中的地层中紧紧抓住土层提供支持力的作用，适用不同地层，具有使用范围广，工作性能稳定的有益效果；

本发明实施例中的掘进机由于使用前述的增阻体，同样具备适用不同地层，具有使用范围广，工作性能稳定的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例中的增阻体的结构示意图；

图2是图1沿a-a线的剖视图；

图3是图1中的支持架的立体视图；

图4为图3中的支持架以部分剖去的方式展示的视图；

图5为图1的b处视图；

图6为图2的c向视图；

图7为沿图5的d向展示第一驱动器的伸缩轴线和第二驱动器的伸缩轴线的分布位置的视图；

图8图1中的增阻体的剪切件伸出时的结构示意图；

图9图2中的增阻体的剪切件伸出时的结构示意图；

图10图1中的增阻体的摩擦件伸出时的结构示意图；

图11图2中的增阻体的摩擦件伸出时的结构示意图；

图12是本发明实施例中的掘进机的结构示意图；

图13为图12中的掘进机的剪切件伸出时的结构示意图；

图14为图12中的掘进机的摩擦件伸出时的结构示意图。

图标：100-增阻体；b1-支持架；p1-外环面；10-内壁；20-端壁；q1-环形空间；30-分隔件；31-第一隔板；32-第二隔板；33-外封板；34-内封板；35-支撑板；q2-子空间；33a-外弧面；31a-第一侧面；32a-第二侧面；b2-增阻机构；m1-第一驱动器；m2-第二驱动器；y1-伸缩轴线；y2-伸缩轴线；y0-二分半径；p3-轴向中面；z1-支座；40-摩擦件；41-外摩擦板；p2-摩擦面；42-侧围板；42a-第一侧板；42b-第二侧板；q3-容纳空间；50-剪切件；k1-开孔；010-掘进机；100a-增阻组件；200-刀盘；300-轴向推进器；400-主驱动器；500-人闸；600-螺旋输送机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

图1是本发明实施例一中的增阻体100的结构示意图，以剖视形式显展示；图2是图1沿a-a线的剖视图，两图共同展示本实施例中的增阻体100的结构。请参照图1、图2，本实施例中的增阻体100包括环形的支持架b1和多个沿支持架b1周向分布的增阻机构b2。支持架b1的外表面定义为外环面p1。

图3是图1中的支持架b1的立体视图。请配合参见图3，支持架b1包括筒形的内壁10、两个分别连接于内壁10轴向两端的环形的端壁20。内壁10和两个端壁20共同围成沿径向向外开口的环形空间q1。支持架b1还包括多个沿周向设置于环形空间q1内侧的分隔件30。分隔件30被配置成连接于两个端壁20之间，并将环形空间q1分隔成多个子空间q2。图中所示的分隔件30为八个，八个分隔件30整体沿径向设置，并将环形空间q1分隔成八个子空间q2。在其他实施方式中，分隔件30的数量可按需要设置。优选地，各个分隔件30均匀间隔布置，使得所分隔的子空间q2大小形状相同。

前述分隔件30可设置成多种形式以达到分隔环形空间q1成多个子空间q2的效果。例如，请参见图4所示的部分剖去后的支持架b1的示意图，各个分隔件30的外表面包括外弧面33a、第一侧面31a、第二侧面32a。外弧面33a与内壁10的周面平行间隔。第一侧面31a和第二侧面32a的轴向两边分别连接两个端壁20相对的内表面。外弧面33a和支持架b1的外环面p1重合，第一侧面31a和第二侧面32a的径向外边连接于外弧面33a的周向两边，并分别沿两个不同的弦线向内延伸，使得一个分隔件30的第一侧面31a与相邻的另一个分隔件30的第二侧面32a相互平行。围成子空间q2的相对的第一侧面31a和第二侧面32a之间的空间为柱形，以作为增阻机构b2的滑动配合轨道。

请继续参见图4，前述分隔件30的一种可选的实施方式为，分隔件30包括外封板33、第一隔板31、第二隔板32、内封板34及支撑板35。外封板33为与内壁10的周面平行间隔的弧形面板，第一隔板31和第二隔板32的径向外端分别连接于外封板33的周向两端，并且一个分隔件30的第一隔板31与相邻的分隔件30的第二隔板32相互平行。内封板34的周向两端分别连接于第一隔板31的径向内端和第二隔板32的径向内端。支撑板35连接于内封板34和内壁10之间。外封板33、第一隔板31、第二隔板32、内封板34、支撑板35的轴向两边分别固连(例如焊接连接)于两个端壁20，外封板33与外环面p1共面，第一隔板31和第二隔板32沿不同的弦向向内延伸，使得相邻的两个分隔板的相对的第一隔板31和第二隔板32相互平行，使得第一隔板31、第二隔板32在子空间q2中围出矩形滑动空间，方便摩擦件40的滑动配合和限定摩擦件40的滑动方向。本图中所示的分隔件30限定的子空间q2所配合的摩擦件40的滑动方向为通过支持架b1的径向方向。在其他实施方式中，分隔件30限定的子空间q2所配合的摩擦件40的滑动方向也可以不是径向方向，而设置成弦向，甚至可以为沿非直线方向，例如沿一弧线方向(未图示)。

图5为图1的b处视图，图6为图2的c向视图，两图主要展示本实施例中的增阻机构b2的具体结构及增阻机构b2与支持架b1之间的连接结构。请参见图5、图6，本实施例中的增阻机构b2包括固连于支持架b1的第一驱动器m1和滑动配合于支持架b1的摩擦件40。可选地，第一驱动器m1共有两个，两个第一驱动器m1相互间隔。第一驱动器m1传动连接摩擦件40，并被配置成用于驱动摩擦件40伸出至支持架b1的外环面p1的外侧或缩回外环面p1的内侧。根据具体需求，摩擦件40的伸缩方向可以沿径向、弦向，也可与支持架b1的轴线相交成非直角。增阻机构b2还包括固连于摩擦件40的第二驱动器m2和传动连接于第二驱动器m2的剪切件50，并且剪切件50被配置成能够在第二驱动器m2的驱动下伸出至摩擦件40的外表面的外侧或缩回摩擦件40的外表面的内侧。根据具体需求，剪切件50的伸缩方向可以沿径向、弦向，也可与支持架b1的轴线相交成非直角。第二驱动器m2和对应的剪切件50分别有四个，并呈矩阵形式分布(配合参见图5、图6)。支持架b1被分隔件30分隔形成子空间q2，各个摩擦件40对应地可滑动配合于各个子空间q2中，并被配置成能够在第一驱动器m1的驱动下伸出或缩回子空间q2。

前述每个增阻机构b2分别具有两个第一驱动器m1，四个第二驱动器m2和分别传动连接于四个第二驱动器m2的四个剪切件50。两个第一驱动器m1被配置成共同驱动摩擦件40运动。两个第一驱动器m1的伸缩轴线y1平行间隔设置且均位于子空间q2的轴向中面p3，并关于子空间q2的轴向中面p3的二分半径y0相互对称。四个第二驱动器m2的伸缩轴线y2沿径向设置并呈矩阵分布，关于子空间q2的轴向中面p3的二分半径y0相互对称，并位于两个第一驱动器m1的伸缩轴线y1之间。各个第一驱动器m1的伸缩轴线y1和各个第二驱动器m2的伸缩轴线y2的分布方式请参见图7。在使用时，四个第二驱动器m2可以以仅其中几个伸出或全部伸出的方式工作。

如前描述，本实施例中的增阻机构b2能够在第一驱动器m1的驱动下使其摩擦件40径向伸出至支持架b1的外环面p1的外侧或缩回外环面p1的内侧，和在第二驱动器m2的驱动下使剪切件50相对摩擦件40径向伸出或缩回，以适应不同地层。例如，在粘土地层中可通过使第二驱动器m2驱动剪切件50径向伸出插入地层的方式来使增阻体100抵持地层，提供阻力；在砂土、卵石、岩石等地层中，剪切件50不伸出，第一驱动器m1驱动摩擦件40伸出，摩擦件40紧紧压入土层(砂土、卵石、岩石等)，此时摩擦件40和土体产生摩擦力，从而可支持其他机构的推进力。剪切件50伸出的情况请参见图8和图9、摩擦件40伸出的情况请参见图10和图11。若需要，前述摩擦件40和剪切件50同时伸出使用。

本实施例中的摩擦件40可设置成多种形式，使其具有能够用于和工作地层接触以提供摩擦力的摩擦面p2，以及滑动配合于支持架b1的子空间q2中的配合结构。作为一种可选的设置方式，摩擦件40包括外摩擦板41和侧围板42。外摩擦板41为与外环面p1同轴的弧形面板，且其外表面为粗糙的摩擦面p2。外摩擦板41被配置成能够在第一驱动器m1的驱动下伸出至外环面p1的外侧或缩回至位于外环面p1上。侧围板42包括轴向相对的两个第一侧板42a和两个周向相对的第二侧板42b，两个第一侧板42a和两个第二侧板42b的径向外边分别连接于外摩擦板41的侧边。侧围板42被配置成平行于第一驱动器m1的伸缩方向并相接触地与子空间q2的内表面可滑动配合。可选地，两侧第一侧板42a和两个第二侧板42b首尾四者首尾连接形成封闭的环形侧围板42，外摩擦板41封闭连接侧围板42的一端。可选地，外摩擦板41和侧围板42之间焊接连接成径向向内的开口的盒状结构。两个第一侧板42a平行贴合两个端壁20的内表面，两个第二侧板42b分别平行贴合构成子空间q2的一组第一隔板31和第二隔板32，通过该平行的面配合，摩擦件40可滑动地配合于子空间q2中，并由第一驱动器m1驱动做径向的伸出和缩回的运动。前述外摩擦板41和侧围板42围成沿径向向内开口的容纳空间q3。容纳空间q3可用于容纳第二驱动器m2、剪切件50以及其他所需的零部件。第二驱动器m2和剪切件50的设置方式可以有多种，例如，外摩擦板41上设有开孔k1。第二驱动器m2固连于摩擦件40并位于容纳空间q3之内，并被配置成能够驱动剪切件50从开孔k1伸出至外摩擦板41的外表面的外侧或缩回外摩擦板41的外表面的内侧。

前述第一驱动器m1的径向内端铰接连接于支持架b1，第一驱动器m1的伸缩端连接摩擦件40。第一驱动器m1的设置方式可以有多种，例如在支持架b1的内壁10的外周面设置用于连接第一驱动器m1的支座z1，第一驱动器m1的径向内端铰接连接于支座z1，第一驱动器m1的伸缩端连接摩擦件40。

综上所述，本实施例中的增阻体100能够分别驱动剪切件50和摩擦件40的伸出和缩回，可在不同中的地层中紧紧抓住土层提供支持力的作用，具有使用范围广，工作性能稳定的有益效果。

实施例二

图12是本发明实施例中的掘进机010的结构示意图。请参见图12，本实施例中的掘进机010包括刀盘200和多个沿轴向间隔设置的增阻组件100a。相邻的增阻组件100a由轴向推进器300传动连接。刀盘200连接于轴向外端的增阻组件100a的外端。可选地，增阻组件100a共有两个。两个增阻组件100a之间通过一个轴向推进器300传动连接，其中一个增阻组件100a的外端通过一个轴向推进器300传动连接刀盘200。各个增阻组件100a分别包括两个沿轴向连接的增阻体100。在其他实施例中，刀盘200和增阻组件100a之间也可直接固定连接，而不设置轴向推进器300。

在本实施例的其他实施方式中，增阻组件100a还可仅仅包括一个实施例一中的增阻体100，也可由多于两个沿轴向连接的实施例一中的增阻体100构成。具体数量可根据所使用地层所需提供的抓地力设置。为增加抓地力，增阻组件100a也可设置为多个。

请继续参见图12，本实施例中的掘进机010还可包括螺旋输送机600、主驱动器400、人闸500等掘进机械配置的结构。螺旋输送机600和人闸500可设置于增阻组件100a的内周空间，主驱动器400用于驱动刀盘200运转以进行掘土动作。人闸500用于容纳工作人员，设置有操作系统和生命保障结构。

本实施例中的掘进机010可很好地适用于粘土地层或砂土、卵石、硬岩的掘进作业。

当掘进机010在粘土地层工作时，请参见图13，增阻组件100a的剪切件50在第二驱动器m2的驱动下径向伸出插入土层，提供剪切力，使增阻组件100a握持地层，连接于刀盘200和增阻组件100a之间的轴向推进器300向前推进刀盘200，使刀盘200向前钻进一步；然后缩回位于中间的增阻组件100a的剪切件50，保持后方的增阻组件100a的剪切件50插入土层，使前后增阻组件100a之间的轴向推进器300向前推进前方的增阻组件100a进一步；使前方的增阻组件100a的剪切件50伸出插入土层，缩回后方的增阻组件100a的剪切件50，缩回连接于前后增阻组件100a之间的轴向推进器300，以将后方的增阻组件100a向前拉进一步。以上便实现了掘进机010整体前行一步，循环上述步骤便可实现掘进机010在土层中的掘进作业。

请参见图14，当掘进机010在砂土、卵石、硬岩等地层工作时，整体掘进步骤和前述的在粘土中掘进步骤基本相同，不同之处在于，此时插入土层实现增阻提供支持力的方式为使增阻组件100a的摩擦件40伸出，摩擦件40的外摩擦板41和土层之间的摩擦力提供增阻和前进的支持力。

综上所述，本发明实施例中的掘进机010能够分别驱动剪切件50和摩擦件40的伸出和缩回，可在不同中的地层中紧紧抓住土层提供支持力的作用，具有使用范围广，工作性能稳定的有益效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。